离子液体负载沸石的吸附除砷及其影响因素彭长宏,朱云,余芳（中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙，410083）摘要：研究了离子液体负载型沸石吸附剂CR-Z和BU-Z对溶液中As(III)和As(V)的吸附去除性能及影响因素。结果表明，CR-Z和BU-Z对As(III)和As(V)具有较强的吸附能力，对As(V)的吸附容量优于As(III)。CR-Z和BU-Z对As(III)和As(V)的吸附属快速动力学，符合拟二级动力学方程。Langmuir方程和Freundlich方程均可表征CR-Z和BU-Z对砷的吸附热力学。CR-Z和BU-Z动态吸附的贯穿容量为17.98mg/g和9.995mg/g，平衡吸附容量为34.22mg/g和25.83mg/g。溶液pH值显著影响CR-Z和BU-Z吸附除砷能力。循环再生的CR-Z和Z对As(V)吸附均呈现先递减后稳定的趋势，且CR-Z对砷的吸附容量大于Z对砷的吸附容量。关键词：离子液体；沸石；吸附；除砷：O647.3文献标志码：ARemovalofarsenicanditsinfluencingfactorsbyzeoliteadsorbentsloadedwithionicliquidPENGChang-hong,ZHUYun,YUFang(SchoolofMetallurgicalScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Theremovalperformanceanditsinfluencingfactorsonarsenicbyzeoliteadsorbentsloadedwithionicliquid(referredtoasCR-ZandBU-Z)werestudiedusingthestaticmethodandthedynamicmethod.TheresultsshowedthatCR-ZandBU-ZhasastrongadsorptioncapacitiesforAs(III)andAs(V)andtheadsorptioncapacityofAs(V)washigherthanthatofAs(III).CR-ZandBU-Zhasfastabsorptionkineticsforarsenicandtheiradsorptionperformancesareinaccordancewiththesecond-orderkineticsequation.TheadsorptionthermodynamicsforarsenicbyCR-ZandBU-ZcouldbecharacterizedwithLangmuirequationandtheFreundlichequation.ThebreakthroughadsorptioncapacitiesofCR-ZandBU-ZforAs(V)were17.98mg/gand9.995mg/g.ThedynamicequilibriumadsorptioncapacitiesofCR-ZandBU-ZforAs(Vwere34.22mg/gand25.83mg/g.ThearsenicremovalcapacitiesofCR-ZandBU-ZwereobviouslyinfluencedbypHvalueofsolutionandoptimalpHrangesforAs(III)andAs(V)removalwerearoundpH6.3forCR-ZandBU-Zadsorbents.TheadsorptioncapacitiesonAs(V)ofreusedCR-ZandZshowthefirstdeclineafterstabletrend.TheadsorptioncapacityofCR-ZonarsenicislargerthanthatofZonarsenicadsorptioncapacity.Keywords:ionicliquid;zeolite;adsorption;removalofarsenic重金属砷常与铅、锌、锑和铜等有色金属硫化矿伴生，随采矿、选矿和冶炼等过程砷转移到环境中[1]。有色企业含砷废水的治理普遍采用石灰中和沉淀法，但含砷沉淀渣返溶和沉淀渣的处理是其面临的难题[2-4]。其他含砷废水处理方法[5-6]，如硫化沉淀、离子交换、膜分离等[5-6]的材料价格高或运行成本高而无法应用于有色重金属含砷废水的处理。与其它含砷废水处理方法相比，吸附法具有简单易行、处理量大、经济适用、耐环境冲击及可实现零废渣排放等优点[7-8]。可用的吸附剂有活性铝、活性炭、赤铁矿与二氧化钛等[9-15]，但对砷的吸附容量小，尤其是对As(III)的吸附效果差，需添加氧化剂将As(III)氧化为As(V)，提高了含砷废水的处理成本。离子液体[16-18]作为一种新型萃取剂，具有环境友好性和可设计性，被用来替代常规的有机萃取剂作为离子分离的介质成为当前研究的热点。比如：Yasuhiro等[19]设计合成3种具有离子识别功能的离子液体，Visser等[20]首次报道6种专门为萃取Hg2+和Cd2+而设计的离子液体。彭长宏等[21−22]研究结果表明，冠醚型离子液体萃取剂对金属离子具有良好的配合性能。但将离子液体直接用于液液萃取除砷，存在用量大、成本高的问题。采−用吸附或固载化方法[23−24]将离子液体负载在无机多孔材料或有机高分子材料上，可大大降低离子液体的用量及流失等问题，同时可把离子液体的特性转移到固体材料上。本文以沸石（简写为Z）为基体材料，合成出两种离子液体负载型沸石吸附剂[25]：负载N-甲基,乙基单氮杂-15-冠-5六氟磷酸盐的沸石吸附剂（简写为CR-Z）和负载1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体的沸石吸附剂（简写为BU-...